工程力学第二章课件
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20XX
汇报人：XX
目录
01
基本概念介绍
02
静力学基础
03
材料力学性质
04
受力分析方法
05
力学在工程中的应用
06
实验与实践
基本概念介绍
01
力学的定义
力学是研究物体运动规律和力的作用效果的科学，是物理学的重要组成部分。
力学作为科学分支
力是改变物体运动状态的原因，力学通过数学模型描述力与物体运动之间的关系。
力与运动的关系
工程力学的作用
优化设计过程
确保结构安全
工程力学通过计算和分析，确保建筑物和结构在各种载荷作用下的安全性。
利用工程力学原理，工程师能够优化设计方案，减少材料使用，提高结构效率。
预测和防止故障
工程力学帮助预测潜在的结构故障，通过模拟和实验预防灾难性事故的发生。
第二章内容概览
力的基本性质
介绍力的分类、作用效果以及力的合成与分解等基本性质。
力的传递特性
阐述力在刚体中的传递规律，包括力的平移定理和力矩的概念。
力与运动的关系
解释牛顿运动定律，以及力如何影响物体的运动状态。
静力学基础
02
力的分类
集中力是指作用于一点的力，而分布力则是在一定范围内连续作用的力，如重力。
集中力与分布力
主动力是引起物体运动或变形的力，如推力和拉力；约束力则是由约束条件产生的反作用力。
主动力与约束力
表面力作用于物体表面，如压力和摩擦力；体积力则作用于物体内部，如重力和电磁力。
表面力与体积力
力的平衡条件
在静力学中，当一个物体受到的外力之和为零时，该物体处于力的平衡状态。
力的平衡原理
共点力系平衡条件是所有力的作用线都通过同一点，且力的合成结果为零。
共点力系平衡
力矩平衡是指作用在物体上的所有力矩之和为零，确保物体不发生旋转。
力矩平衡条件
平行力系平衡要求所有平行力的代数和为零，以保持物体的静止状态。
平行力系平衡
01
02
03
04
结构的稳定性分析
结构稳定性要求其在受力后能够恢复到初始状态，不发生不可逆的变形或破坏。
稳定性条件
在设计中引入稳定性系数，以确保结构在实际工作条件下具有足够的安全余量。
稳定性系数应用
通过分析结构的受力情况，计算出使结构失去稳定性的最小载荷，即临界载荷。
临界载荷计算
材料力学性质
03
材料的应力与应变
应力是材料内部单位面积上的内力，分为正应力和剪应力，是材料力学分析的基础。
应力的定义和分类
01
应变描述材料在外力作用下的形变程度，通过应变片等仪器可以精确测量材料的应变。
应变的概念及其测量
02
胡克定律阐述了应力与应变之间的线性关系，弹性模量是材料抵抗形变能力的量度。
胡克定律与弹性模量
03
当应力超过材料的屈服强度时，材料会发生塑性变形，即永久形变，不再恢复原状。
塑性变形与屈服强度
04
材料的弹性与塑性
弹性模量是衡量材料抵抗形变能力的物理量，决定了材料在受力后恢复原状的能力。
弹性模量的定义
通过应力-应变曲线可以直观地观察材料从弹性到塑性的转变过程，了解材料的力学行为。
应力-应变曲线
塑性变形是指材料在超过弹性极限后发生的永久形变，如金属拉伸试验中的颈缩现象。
塑性变形的特点
材料的强度理论
畸变能理论，也称为第四强度理论，适用于塑性材料，考虑了材料在复杂应力状态下的破坏。
畸变能理论
最大剪应力理论，或称第三强度理论，适用于塑性材料，认为材料破坏是由最大剪应力引起的。
最大剪应力理论
最大正应力理论，也称为第一强度理论，适用于脆性材料，预测材料在最大正应力作用下的破坏。
最大正应力理论
受力分析方法
04
受力图的绘制
在绘制受力图之前，首先要明确分析的对象，即确定哪个物体受到外力作用。
确定受力物体
分析物体所受的力，包括重力、支持力、摩擦力、拉力等，并在图中准确标出。
识别作用力
使用带箭头的线段表示力的方向和大小，箭头指向力的作用方向，线段长度与力的大小成比例。
绘制力的矢量
根据力的平衡条件，确保所有作用力和反作用力在图中相互抵消，达到力的平衡状态。
考虑力的平衡
静定结构分析
节点法
通过分析结构中每个节点的受力情况，利用平衡方程求解未知力，适用于简单连接的静定结构。
01
02
截面法
选择合适截面将结构切割，分析截面上的内力和外力，通过力和力矩平衡方程求解结构的内力分布。
03
力法
基于结构的冗余力概念，通过引入多余约束并计算其反力，进而求解整个结构的内力和位移。
超静定结构分析
位移法的应用
冗余力的识别
03
位移法是分析超静定结构的一种常用方法，通过计算结构的位移来确定冗余力的大小。
冗余力的释放
01
在超静定结构中，首先需要识别出结构中的冗余力，即那些超出静力平衡所需的多余约束力。
02
通过释放冗余力，将超静定结构转化为静定结构，简化分析过程，便于应用静力平衡原理。
力法的应用
04
力法是另一种分析超静定结构的方法，通过引入未知力并建